超疏水ppt对应讲稿

第二页：视频中展现的即罗斯纳米科技发明的“出淤泥而不染”的超疏水材料喷雾。第三页：浸润性是固体表面的基本性质。根据水滴在固体表面静态接触角的大小可以将固体浸润性分成三类：静态接触角小于9O。的亲水表面，静态接触角大于9O。小于150。的疏水表面以及静态接触角大于150。的超疏水表面。通常以荷叶为代表静态接触角大于150。并且接触角小于lO。超疏水表面称之为荷叶效应。荷叶效应是超疏水机制理论与制备工艺研究的核心。水滴在荷叶上形成一个球形，而不是铺展开来，像这样的表面，就是“超疏水表面”超疏水表面有：（一）防水性如果固体表面是稳定超疏水表面，则水滴在该表面上的静态接触角大于150。同时滚动角小于10。较大的静态接触角意味着水滴在固体表面上的接触面积相对缩小，较小的滚动角意味着只要表面稍微倾斜水滴便会从固体表面上滑落，因此可以有效防冰（二）自清洁类似荷叶的超疏水表面具有自清洁的特殊性质，水滴在超疏水表面较小的滚动角使得雨水极易发生滚动并且带走污染物。机翼上使用超疏水材料，可以防止如动物尸体的残留，保持机翼表面的光滑（三）减小流体阻力表面微结构中驻留大量空气是超疏水表面形成的原因。即水与超疏水表面的实际接触面是由液一固界面与液一气界面两种界面组成的。超疏水表面在流体中发生相对运动时。液一气界面的摩擦系数远远小于液一固界面的摩擦系数，因此超疏水表面在流体中运动的摩擦阻力会减小实现减小流体阻力的目的。第四页：尤其是在超疏水材料在破冰上的运用现有的飞机防冰/除冰方法主要包括主动与被动防护的方法。主动防护方法包括物理法(机械除冰、电热防/除冰系统)、化学法(喷洒盐水、除冰剂及防冰液)，被动防护方法即疏冰涂料。第二张图是飞机发动机扇叶上的结冰图，第三张图喷的是聚氨酯涂料，含氟材料的表面能最低，使氟材料具有很好的憎水憎冰性。第五页：结冰的前提是区域内的水收集系数大于零或者该区域位于结冰的溢流区。在结冰问题中，表面分为撞击区和遮蔽区。蓝色区域为遮蔽区，遮蔽区指的是水滴无法撞击到表面的区域。图是模拟的某三维翼型表面的水滴容积分数云图，可以看到，撞击区基本位于迎风表面；在背风区是不存在水滴撞击的，因而也难以发生结冰。右图是水滴收集系数的分布曲线，可以看到在迎风区存在水滴收集现象，在驻点为极大值总结来说，由于水滴收集的问题，在存在水滴撞击的迎风表面易于出现结冰。第六页：飞机表面结冰，可能会降低飞机的操纵性、稳定性等安全性能，威胁飞行安全。寒冷地区或冬季，当飞机以小于某临界马赫数飞行时，机翼、风挡、螺旋桨、发动机进气前缘等部件的迎风面因与大气中的水滴撞击、积聚结冰。关键部位如机翼前缘结冰，会增大飞行阻力，减少升力，即使是少量的，也会对机身的气动力性能产生影响；风挡机结冰会影响驾驶员的视野；测温、测压传感器结冰会导致相应的仪表指示失真；发动机进气前缘结冰，可能导致发动机熄火等。飞机表面结冰与其和水分子之间的相互作用力有关，分子间作用力越大，冰的黏附强度就越高。通过改变涂层表面的化学组成成分，降低涂层的表面能，使其成为超疏水表面(即接触角＞150°)，可以降低冰或水(结冰前)与表面的黏附力，从而达到防冰或延迟结冰的效果。涂层表面的粗糙程度也是决定冰黏附强度的因素之一，表面具有合适的微/纳米结构和一定的粗糙程度(或表面纹理)，不仅可以提高表面的疏水性能，延迟结冰时间，而且可以截留停留在涂层表面水分子下的部分空气，造成冰体与基体界面的应力集中，在一定的外力作用下(如震动、倾斜、剪切力等)，使冰更易从涂层表面脱落。第七页：中国直升机设计研究所研究的超疏水表面材料在电热防/除冰系统的试验中，采用两维NACA0012翼型进行了风洞试验测试。风洞试验风速为90m/s;试验温度分别为-15℃、-10℃、-7℃、-6℃、-5℃;水滴含量分别为0.32、0.42、0.47、0.49和0.50;水滴平均直径为30×10-6m,电热防除冰系统的加热功率分别为0W、84W和126W。由实验可知,超疏水涂层表面与冰层之间的单位粘性力为聚亚胺酯漆表面与冰层之间单位粘性力的十分之一。无加热情况下,超疏水涂层表面与聚亚胺酯漆表面的防/除冰效果无差别;加热情况下,由于涂层表面的超疏水特性,超疏水涂层表面可以有效抑制溢流冰层的形成,减少结冰面积率,可以节省的电能高达34%。第八页：采用超疏水表层和常规表层在零下40度结冰试验的表现，显然超疏水表层具有很高的抗冰除冰性能。第九页：在超疏水领域里，还有一个重要的问题——强度问题。由于超疏水表面依托于微米/纳米量级的微观结构，这种结构极易磨损。英国伦敦大学学院化学系博士生陆遥尝试了用双面胶涂在玻璃表面，然后加入疏水涂料，形成类似三明治的结构——玻璃和疏水涂料分别粘结在双面胶两侧。这样一来，表面就变得非常坚固，甚至用砂纸交叉摩擦几十个来回，仍然可以保持表面超疏水性。这个研究的精髓并不在于把超疏水表面做到多强多耐磨，而是提供了一种思路——将超疏水领域的“脆弱”的弱点交给更加成熟的黏胶技术去克服。